Geodesia, jota joskus kutsutaan geodeettiseksi, on tiede, joka soveltaa matematiikkaa maapallon koon ja muodon, pisteiden ja alueiden sijainnin maapallolla sekä sen painovoimakentän erojen mittaamiseen. Tämä tiede käyttää fysiikan, matematiikan ja tähtitieteen periaatteita yhdessä havaintojen ja nykyaikaisen tekniikan kanssa kehittääkseen alueellisen viitejärjestelmän. Geodesia tutkii myös maankuoren liikkeitä, napaliikkeitä ja vuorovesiä. Geodeettien työhön kuuluu maapallon pisteiden tarkkojen koordinaattien antaminen, pisteiden välisten etäisyyksien, kulmien ja korkeuksien tarkka mittaaminen sekä sen tarkastelu, miten ja miksi maapallon pinta on muuttunut eri ajanjaksojen aikana.
Monet tärkeät työalat riippuvat geodeesian toimivuudesta. Laivat ja lentokoneet käyttävät globaaleja paikannusjärjestelmiä (GPS), karttoja ja muita geodeettisiin tietoihin perustuvia navigointijärjestelmiä varmistaakseen, että ne laskeutuvat oikeaan paikkaan, vältetään vaaralliset kulkuväylät ja valitaan nopeimmat ja polttoainetehokkaimmat reitit. Muiden alojen tutkijat, kuten meritutkijat tai paleontologit, käyttävät geodeettisia tietoja tutkiakseen voimia, jotka aiheuttavat muutoksia maapallon pintaominaisuuksiin tai topografiaan. Armeija on jo pitkään käyttänyt geodesiaa määrittäessään tarkkoja pisteitä paikkojen määrittämiseen, tykistöjen hallintaan, navigointiin ja myöhemmin satelliittien seurantaan ja ohjusten ohjaamiseen.
Jotkut historioitsijat väittävät, että geodesian tutkimus alkoi muinaisten kreikkalaisten varhaisista yrityksistä mitata maapallon kokoa. Kreikan tutkija Eratosthenes harjoitti ensimmäistä vakavaa yritystä tehdä tarkkoja mittauksia, niin paljon kuin tiedetään, kolmannella vuosisadalla eKr. Eratosthenes pystyi tekemään hämmästyttävän tarkan mittauksen mittaamalla varjojen kulmat kahdessa maapallon pisteessä tiettynä ajankohtana vuodesta, pisteiden välisen etäisyyden ja olettaen, että kaksi pistettä sijaitsevat tarkalla pohjois-etelä-tasolla. maapallon ympärysmitasta. Virheellisistä tiedoista huolimatta tutkija arvioi maapallon olevan 25,000 40,233 kilometriä. Nykyään geodeetit ovat yhtä mieltä siitä, että Maa on päiväntasaajan etäisyydellä noin 24,901 40,074 kilometriä.
Useat muut muinaiset kreikkalaiset käyttivät samanlaisia menetelmiä mittaamalla tähtien kulmat kahteen maapallon pisteeseen omien arvioidensa ja karttojensa tekemiseksi. Geodesian ala kehittyi edelleen vuosisatojen ajan, ja se kehittyi nopeasti 17. vuosisadalla jKr. Tänä aikana teleskooppia kehitettiin, mikä mahdollistaa suuremman tarkkuuden kulmien mittaamisessa avaruudessa oleviin kohteisiin; logaritmit keksittiin, mikä mahdollistaa suuremman laskentatehokkuuden; ja kolmiomittaus löydettiin menetelmäksi pisteen sijainnin määrittämiseksi. Tämän uuden tekniikan avulla ranskalais-italialainen tutkija Giovanni Domenico Cassini havaitsi, että maapallo ei ollut pallomainen, kuten aiemmin oletettiin, vaan elliptinen tai munanmuotoinen.
Maan kolmiulotteisen muodon ja laajuuden sekä painovoimakentän sijainnin tutkimiseen voidaan käyttää useita tekniikoita. Useimmat voidaan asettaa maanmittauksen, satelliittikuvantamisen ja sovelletun matematiikan alaisuuteen kahden ensimmäisen havaintomenetelmän avulla kerättyjen tietojen perusteella. Koska maapallo on muodoltaan erittäin epäsäännöllinen, geodeetikot käyttävät maapallon matemaattista mallia, joka tunnetaan viite -ellipsoidina maan tehokkaaseen mittaamiseen. Ellipsoidi voi olla täysin sileä, toisin kuin geoidi, toinen malli, joka edustaa maapallon epäsäännöllisyyttä ja painovoiman muutoksia. Vaikka ellipsoidi ylläpitää planeetan yleistä muotoa, joka on litteämpi napoilla ja leveämpi päiväntasaajalla, topografisen monimutkaisuuden puute tekee laskelmista paljon yksinkertaisempia.